稠油蒸汽吞吐开采.doc

稠油蒸汽吞吐开采技术研究现状与发展趋势

引言
蒸汽吞吐工艺施工简单,收效快,不需要进行特别的试验研究,可以直接在生产井实施,边生产边试验,因而受到人们的普遍欢迎。尤其在某些油藏条件下,例如油层厚,油层埋藏浅,井距小,特别是重力排油能力达到经济产量时,蒸汽吞吐可以获得较高的采收率[1]。蒸汽吞吐是单井作业,对各种类型稠油油藏地质条件的适用范围较蒸汽驱广,经济上的风险比蒸汽驱开采小得多,因此蒸汽吞吐通常作为油田规模蒸汽驱开发之前的先导开发方式,以减少生产的阻力和增加注入能力。
1蒸汽吞吐采油原理和开采特征
1.1筛选标准
稠油热采项目一般投资较高,风险也比普通油藏开发大,因此选择适宜于蒸汽吞吐的油藏就显得尤为重要。要做好这项工作,需要对油藏地质的各项参数进行研究评价。经综合研究,得出了我国的蒸汽吞吐开采筛选标准[2]。
1.2蒸汽吞吐增油机理
蒸汽吞吐过程中的传热介质包含物理的、化学的、热动力学的各种现象,是一个十分复杂的综合作用过程,同时也是一个具有不同流动梯度的非稳定渗流过程。蒸汽吞吐的采油原理主要包括:(1)油层中原油加热后粘度大幅度降低,流动阻力大大减小。粘温敏感性是稠油热采的主要机理。(2)对于压力高的油层,油层的弹性能量在加热油层后充分释放出来,成为驱动能量。(3)解堵作用。高温蒸汽对岩石的冲刷可以解除近井地带的污染,尤其是第1周期,解堵起到了非常重要的作用。(4)降低界面张力,改善液阻和气阻效应(贾敏效应),降低流动阻力。(5)流体和岩石的热膨胀作用(例如回采过程中,蒸汽的膨胀,以及部分高压凝结水由于突然降压闪蒸为蒸汽),使得孔隙体积减小,增加产出量。
2热力模型的发展
注蒸汽热力采油是一项复杂、技术难度大的系统工程,它涉及到油藏地质、油藏工程、采油工程、传热学、经济分析等多门学科。因此,要科学、经济、高效地管理好蒸汽吞吐井必须要从油层的实际出发,研究蒸汽吞吐的全过程,包括地面管线和井筒的压力降及热损失,焖井和开井生产过程中的动态预测,以及生产方式的选择和合理工作制度的确定。1967年,Martin提出了非传导解析模型,即只通过流体流动传送热量的模型。模型分析了若干重要变量对理想化蒸汽吞吐井动态的影响,比如油水比、油层污染、注入的热量、油层厚度等,得到了以下结论:①最佳的注入量不仅取决于原油的粘度,也取决于所考虑的经济因素;②在多数情况下,吞吐期间降低井底附近油的粘度,足以有效地克服油层污染的影响;③在注汽强度不变的情况下,吞吐产油量随着油层厚度的增加而增加。但是,该方法中最大的问题是采用一个忽略热传导的理想化模型来描述注汽期间的油井动态。
3现阶段存在的问题
随着油藏或区块吞吐开采的进行,特别是到了中后期,由于蒸汽吞吐开采自身缺陷导致了一系列问题的出现。具体反映有:(1)蒸汽吞吐采油过程中的主要技术矛盾是由于湿饱和蒸汽的特性和油藏非均质性,注入油层的蒸汽向顶部超覆推进及沿高渗透层指进,垂向扫油系数很难超过50%。因而,如何保证井底蒸汽干度高水平,并有效调控吸汽剖面,是蒸汽吞吐开采的核心技术,尤其对于深层、层状多层稠油油藏。(2)蒸汽吞吐开采是单井作业,而且是依靠天然能量开采,一般单井吞吐周期最多不超过8次,极少数油井可达10次。不可能无限期持续开采。随吞吐周期数增加,周期产量、日产量及油汽比均逐次递减,年递减率大于20%。(3)某些油藏由于边底水的严重入侵,含水上升,开采难度加大。(4)储量动用不均,井间干扰明显,汽窜现象严重。(5)油井出砂日趋严重,造成砂卡、砂埋,使油井不能正常生产。(6)受周期吞吐、油井出砂等影响,套管损坏、井下落物造成油井停产,影响到油井利用率和工艺措施的实施。
4发展趋势
近几年来,蒸汽吞吐技术的发展主要是应用各种助剂改善吞吐效果。(1)注入蒸汽中加入天然气。注入天然气的增产机理是:扩大蒸汽加热带体积,增加油层能量,回采时发挥气驱助排作用。(2)注蒸汽时注入溶剂。对于粘度较高的稠油,在注入蒸汽前注入轻质油等溶剂,能够增加周期产量及油汽比。(3)注入蒸汽中加入高温泡沫剂(表面活性剂)。注入泡沫剂可以调整吸汽剖面,增加周期产量及油汽比。有研究表明,加入15%～110%的表面活性剂能够扩大吸汽剖面1/3～1/2。(4)注蒸汽前注入聚合物。在注蒸汽前注入高浓度的聚合物溶液。聚合物在很长一段时间作用于高渗透带,而不影响低渗透性层带,进而提高波及系数。(5)N2辅助蒸汽吞吐和N2驱替CO2段塞。
5结论
(1)蒸汽吞吐是提高原油采收率的重要手段之一,在稠油开发中仍然将继续占有重要的地位。(2)蒸汽吞吐是一个十分复杂的综合作用过程和一个具有不同流动梯度的非稳定渗流过程,蒸汽吞吐的采油原理复杂。(3)注蒸汽热力采油是一项复杂、技术难度大的系统工程,国内在这些方面均做了大量的研发工作以提高和完善热力模型。